（计算机软件与理论专业论文）动态消防灭火救援预案的研究与实现.pdf

中文摘要 摘要 消防部门救援的及时性、准确性直接关系到国民经济的发展，尤其是人民的 生命财产安全。面对复杂多变的火场情况，消防指挥员应能依据火场的周边环境 及着火建筑的内部结构，在最短的时间内制定周密的灭火救援实施方案。目前消 防部门主要使用卡片式或折纸式的灭火救援预案。这要求消防指挥员记住其辖区 内每一个重点单位的地址、性质、水源等信息，尤其是其周边环境与建筑平面的 图形。这显然工作量极大，完成起来十分困难。再者由于消防基层干部流动性较 大，而且消防日常工作十分繁杂，更加剧了消防工作的难度。综上所述，目前的 消防能力和现代化水平已远远不能适应现代消防的发展需要，建立网络化、数字 化的灭火救援预案系统已成为消防行业的迫切需求。 随着网络技术的深入发展，w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ) 推出的用于 矢量图形显示与传输的标准s v g ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ，可缩放矢量图形) 是 一种基于x m l 的开放标准矢量图形描述语言。s v g 为消防灭火救援预案系统图 形数据的网络发布与高效传输提供了一种丌放性的解决方案，使系统中的图形数 掘成为了一种可扩展可移植的图形资源。 本文研究重点之一是消防灭火救援预案系统中丰富大量的图形资源快速传输 与共享。本文在底层设计上，提出了一种基于s v g 的消防灭火救援预案的图形图 像资源描述方案，并在大连市消防灭火救援预案项目中实现了基于s v g 的空间信 息可视化应用。 本文另一个研究重点是基于s v g 的空间分析。由于s v g 本身不存在空间关 系，必须通过提取、转换、构建，才能表现出空间关系。所以本文设计了一个基 于s v g 的空间分析算法，解决系统中路径的识别与查找问题。并将这一算法应用 到大连市消防灭火救援预案系统中，实现了路径动态查找及查找结果的动画模拟。 关键词：s v g ；矢量图形；空间信息可视化；空间分析；消防灭火救援预案 英文摘要 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no f d y n a m i cf i r ep r e v e n t i o no p e r a t i o n a n dr e s c u ep r e p l a n a b a s t r a c t i t i s d i r e c t l yr e l a t e dt o t h ed e v e l o p m e n to ft h en a t i o n a le c o n o m yt h a tf i r e d e p a r t m e n tr e s c u e si nt i m ea n da c c u r a t e l y ，p a r t i c u l a r l yt h ep e o p l e sl i v e sa n dp r o p e r t y s a f e t y f a c i n gt h ec o m p l e xc h a n g e a b l es c e n eo faf i r es i t u a t i o n ，t h ef i r ed i r e c t o rm u s t d r a w 印at h o r o u g hf i r ep r e v e n t i o nr e s c u ei m p l e m e n t a t i o np l a ni nt h es h o r t e s tt i m e a c c o r d i n gt ot h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n ta n dt h ei n t e r n a ls t r u c t u r e so f b u i l d i n g so n f i r e a tp r e s e n tt h ec a r dt y p eo rp a p e rf o l d i n g l i k ei sl e a d i n gt y p e so ft h ef i r ep r e v e n t i o n o p e r a t i o na n dr e s c u ep r e p l a n ( f p o r p ) f i r ed e p a r t m e n tg e n e r a l l yu s e d t h i sr e q u i r e sf i r e d i r e c t o r st or e m e m b e re v e r yi m p o r t a n tc o m p a n y si n f o r m a t i o nw i t h i nt h e i rj u r i s d i c t i o n s u c ha sl o c a t i o n ，n a t u r e ，w a t e rs o u r c ea n do t h e r se s p e c i a l l ya r c h i t e c t u r a lg r a p h i c sa n di t s s u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t t h i si so b v i o u st h a tw o r k l o a di s e n o r m o u sa n dh a r dt o c o m p l e t ef o rf i r ed i r e c t i o n s f u r t h e r m o r ec h a n g e s i nf i r eg r a s s r o o tc a d r ea r ef r e q u e n t ， a n df i r er o u t i n ew o r ki se x t r e m e l yn u m e r o u sa n dd i v e r s e t h a tm a k e st h ef i r ew o r k h a r d e r i ns u m m a r y ，t h ep r e s e n tf i r ea b i l i t ya n dt h em o d e m i z a t i o na r ea b l et om e e tt h e d e m a n do ft h em o d e mf i r ep r e v e n t i o n sd e v e l o p m e n tb yf a r , t h e r e f o r ei tb e c o m e sa n u r g e n td e m a n d t h a te s t a b l i s h i n gan e t w o r k - b a s e dd i g i t a lf p o r p a st h en e t w o r kt e c h n o l o g yf u r t h e rd e v e l o p m e n t ，w 3 c ( w o r l dw i d ew e b c o n s o r t i n m ) r e c o m m e n d ss v g ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ) a s av e c t o r g r a p h d e m o n s t r a t i o na n dt r a n s m i s s i o ns t a n d a r d s v gi sa no p e ns t a n d a r dv e c t o rg r a p h d e s c r i p t i o nl a n g u a g ew h i c hb a s e do nx m l ，a n dp r o v i d e do n ek i n do f o p e ns o l u t i o nf o r g r a p hd a t ai nt h ef p o r ps y s t e mw h i c hi sd i s t r i b u t e da n dt r a n s m i t t e de f f e c t i v e l yi nt h e n e t w o r k t h a tm a k e st h eg r a p hd a t ai nt h ef p o r ps y s t e mt ob e c o m ee x p a n d a b l ea n d p o r t a b l eg r a p hr e s o u r c e s o n ef o c u so f t h i sp a p e ri sh o wt os o l v et h eq u e s t i o nw h i c ht h er i c hm a s s i v eg r a p h i c r e s o u r c e sa r es p e e d l yt r a n s m i t e da n ds h a r e di nt h ef p o r ps y s t e m a tt h eb o t t o m 英文摘要 d e s i g n 。t h ep a p e rp r o p o s e so n ek i n do fs v g b a s e dm e t h o d t od e s c r i p tm a pd a t aa n d 母研，1 1 i cr e s o u r c e si nt h ef p o r p a n dt h e nr e a l i z e sd y n a m i cv i s i b l ea p p l i c a t i o nb a s e do n t h es v gi nt h ed a l i a nf p o r p p r o j e c t t h eo t h e rf o c u so ft h i sp a p e ri st h es v g - b a s e ds p a t i a la n a l y s i s f o rs v gi t s e l f d o e sn o th a v et h es p a t i a lr e l a t i o n s ，i td i s p l a y ss p a t i a lr e l a t i o n so n l yt h r o u g he x t r a c t i o n ， t r a n s f o r m a t i o n ，c o n s t r u c t t h ep a p e rd e s i g n sas v g - b a s e ds p a c ep a r s i n ga l g o r i t h m ，t o s o l v et h ep a t hr e c o g n i t i o na n dt h es e a r c hq u e s t i o ni nt h ef p o r ps y s t e m a n dt h e a l g o r i t h mi sa p p l i e di nt h ed a l i a nf p o r ps y s t e m ，r e a l i z e dt h ep a t hd y n a m i cs e a r c h b e t w e e i lt h es e l e c t e dt w ob u i l d i n g sa n ds h o w e dt h es e a r c hr e s u l ti nt h ea n i m a t i o nw a y k e y w o r d ：s v g ；v e c t o rg r a p h ；s p a t i a lv i s u a l i z a t i o n ；s p a t i a la n a l y s i s ；f p o r p 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博士硕士学位论文：动盔消随区么熬援亟塞丝班宜皇塞理：。除论文中 已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开 发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：丑斗主d 产8 月巧日 l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于：保密口 不保密一( 请在以上方框内打“”) 论文作者签名：i 迄凰导师签名：论文作者签名：生岛越导师签名： 日期。2 吖年6 月夕日 动态消防灭火救援预案的研究与实现 第1 章绪论 1 1 论文研究背景 在各种城市灾害中，火灾是发生最频繁的灾害之一。在世界火灾统计中心的 统计报告指出，2 1 世纪初世界的人口约是6 3 亿，而在每年发生的7 、8 百万次的 火灾中，有7 、8 万人口死亡、5 0 8 0 万人受伤。2 1 世纪初的欧洲有7 亿人口， 而在每年发生的2 0 0 2 5 0 万次的火灾中，有2 2 5 万人死亡、2 5 5 0 万人受伤。 许多发达国家每年火灾直接损失约占国民经济总产值的0 2 ，而整个火灾代价( 指 火灾造成的直接、间接经济损失、人员伤亡损失、扑火消防费用、保险管理费用 以及投入的灾害防护工程费用) 约占国民经济总产值的l 左右“ 1 2 1 。同时，灾害 还对环境和生态系统造成不同程度的破坏，给社会带来不安定因素。从我国和其 他国家的情况来看，火灾频率与火灾损失和社会的现代化程度成正比关系。在科 学技术高度发达、经济建设迅速发展的现代社会中，生产、生活的电气化，城市 的立体化，燃料的电气化，人口和物资的高度集中，各类石油化工企业的迅速发 展，使城市火灾的危险性日益增加。不仅造成火灾致灾因素的递增，而且在火灾 发生之后，控制和扑灭的难度也在不断增加，极易形成重大与特大火灾，导致严 重的经济损失和人员伤亡1 3 1 。由此可见，科学技术和经济建设每向前发展一步，必 然会给城市火灾的预防和控制提出新要求。 在实施灭火救援行动中，面对复杂多变的火场现场情况，第一到达火场的消 防指挥员要在极短的时间内作出决定，提出一个十分周密的灭火救援实施方案， 并迅速下达作战行动命令，是有困难的。如果有一个事先制定好的灭火救援预案 作为依据，再结合火场的实际情况作适当的调整和修订，第一到达火场的消防指 挥员就可以参照修订、调整后的灭火救援预案有条不紊地指挥作战，迅速达到预 期的目的。 灭火救援预案是灭火准备基础工作的重要内容之一。编制先进、科学、实用 的灭火救援预案是合理使用灭火救援力量，提高灭火救援成功率，最大限度地减 少人员伤亡和财产损失的基本保证。因此，灭火救援预案对于掌握灭火作战行动 的主动权，增强“练为战”思想，全面贯彻消防法以及实现灭火指挥现代化具有 第1 章绪论 极为重要的现实意义【”】。而其客观必然性主要表现在以下几个方面：1 、公安消防 部队现代化建设的需要；2 、客观形势发展的需要；3 、国内外不断发生的重特大 火灾以其惨痛的教训给人以启示；4 、当代科技的发展为探索和形成新的灭火救援 预案制定模式创造了条件。 消防部门救援的及时性、准确性直接关系到人民生命财产安全。大连消防局 目前采用的是卡片式或是折纸式的灭火救援预案。由于中队管区内的各级重点单 位少则几十个，多的有几百个。随着科学技术的高度发达、经济建设迅速发展， 重点单位的数量和单位的类型也在不断的高速增加。再者由于基层中队干部流动 性比较大，而中队的闩常工作又十分繁杂，中队指挥员一般只是了解重点单位的 地址、功能、水源等文字信息，对其周边的环境与内部结构所知甚少，更谈不上 图形图像等形像化、可视化的信息。不掌握建筑物内部结构的详细情况，内攻的 时候就没有明确的目标，直接后果就是延误灭火、救人的时机。而不了解建筑物 周边的环境，就没法准确的、及时的划定隔离区，控制火势的蔓延。传统的灭火 救援预案虽然可以为灭火救援提供较多信息，但要求中队指挥员将每个单位的灭 火预案都背得滚瓜烂熟也是不现实的。 鉴于目前消防信息程度落后于消防发展的实际情况，大连消防局与大连海事 大学合作成立了海上消防救援研究中心，来解决大连消防领域内信息滞后的问题。 消防灭火救援预案系统是该中心的一个子项目。在硬件设施方面，大连消防局已 为每一台消防指挥车配备了一台高性能的笔记本电脑，并己实现无线联网。大连 消防局对于该消防灭火救援系统的要求是：1 、动态与静态相结合，文字与图片、 动画相结合的表现形式；2 、在功能上实现查询与辅助决策相结合；3 、预案操作 简单、反应快捷、兼容性强、维护管理方便。 1 2 消防灭火预案的研究现状 目前，国内根据内容和形式，将灭火救援预案主要分为三种： l 、灭火作战预案 也即通常所说的灭火作战计划，是有着多年实践应用的一种预案形式。它的 制定是消防部队的一项长期峰持、十分重要的业务内容，是灭火准备工作的主要 内容之一，具有不可替代的重要作用。其形式分为折页式和卡片式两种 6 1 。 2 动态消防灭火救援预案的研究与实现 灭火作战计划( 折页式和卡片式) 制作格式统一，内容简洁，方法传统，便于 掌握。但是却存在表现手段单一、信息量少、修改使用不方便、不直观等方面的 不足，不适用大型、综合、复杂灾害类型预案的制作使用。 2 、抢险救援预案 这种预案相对来说无固定格式要求，各地在制定过程中也是各具特色。但是 总的来说，其基本构成要素是相似的，大都包括灾情设定、危害特性、力量部署、 处置对策、勤务保障及注意事项等。 抢险救援预案的制作格式灵活，内容可长可短，信息量相对也较大，制作方 法传统，便于掌握。但其也不可避免地存在修改使用不方便、不直观，信息量仍 然不丰富的不足之处。 3 、计算机机制预案 近年来，有些地方消防部门积极利用现代科技与地方合作，相继开发研制出 基于计算机技术的灭火救援预案管理系统，并先后投入了使用，极大地提高了灭 火救援预案制作管理和使用的科技含量。 相较上述两种预案形式，以计算机技术为手段的预案管理软件制作预案则有 方法先进，信息量大，制作、更新及使用方便，表现手段多样、直观等优势。但 是由于其出现时间较短，应用尚不够普及，与消防实际的衔接还存在差距，实际 应用中暴露的诸如预案内容设置不合理，系统不稳定，与其它软件兼容性不好等 问题也较多。因此在对传统做法优点吸收基础上基于计算机网络技术的预案制作 将是未来发展的必然。 美国、法国、日本等发达国家灭火救援预案的研究在国际上处于领先地位。 美国主要侧重于灭火救援预案理论研究，法国、日本注重实践经验的应用，强调 预案的实用性。但国际上尚未形成可供系统借鉴的、成熟的灭火救援预案编制方 法，尤其在辅助决策功能与灭火救援预案有机结合方面仍需深入研究。 1 3s v g 及w e b g i s 研究现状 1 3 1s v g 的研究现状 2 0 0 1 年9 月s v g i 0 成为w 3 c 推荐的标准。以使人和机更容易访问网络上的 信息为全局目标，w 3 c 联合并协调了研究所、公司和大学的兴趣及开发可相互操 第1 章绪论 作的技术，譬如规范、指导路线或软件。s v g l 1 于2 0 0 3 年1 月成为w 3 c 推荐， 也是当前推荐的s v g 版本。s v g l 1 的主要目标是为移动设备介绍框架：s v gt i n y 适合于非常拘束的设备，譬如移动电话；s v gb a s i c 适合于更强的移动设备，譬如 p d a s 和s m a r t p h o n e s 。s v g l 2 版本当前正在发展中，主要是帮助s v g 筑固加强 有一个更好交互应用的基础。这些改善包括多媒体( 音频、视频) 、分流、文本分 行支持、更好的网络接口，矢量效果，更好的复合与混合以及与一种新的语言 ( s x b l ) 结合，s x b l 允许内容的丌发者更加容易的共享s v g 构建模块。s v g 特 点将在本文的第二章较详细的论述。s v g 规范的发展是一个开放过程。任何人通 过公开的邮箱列表提供反馈，也可以在s v gw 3 c 主页上了解到规范划拟工作的当 前状态川。 自从w 3 c 提出s v g 的草案后，各大公司团体给与了高度重视。到现在已经 出现了多方面的应用及实现。主要分以下三个方面。 1 3 1 1s v g 的生成工具 尽管易用与用户界面良好的s v g 开发工具目前仍处于发展的初级阶段，但现 在生成s v g 文件仍有比生成其它图形格式更多的选择。以下分类讨论部分生成 s v g 文件的工具。在许多情况下不同的生成或转换工具相结合可能会产生一个另 人满意的结果。 1 、文本编辑器与x m l 编辑器 文本或者是基于x m l 可能是s v g 最大的特征之一。它允许用任意一种简单 的文本编辑器来生成s v g 文件，甚至可以在窄带的网络中传输。x m l 编辑器可 能更清晰显示并且能检验s v g 的语法。许多x m l 编辑器也支持代码树的展丌与 折叠。许多编辑器还具有交互的浏览s v g 图像渲染的特征。 2 、图形格式的转换器 如今许多普通的图形转换器支持s v g 的读写。特殊的转换器，如d o c s o f t q i c k s v g c g m t os v g 转换器【8 1 甚至支持对交互功能或包含非图形数据的转换。 3 、图形软件 大部分公司开发的图形软件或是c a d 软件也支持s v g ，如a d o b e ( w i t h i l l u s t r a t o r ) 和c o r e l ( w i t hc o r e l d r a w ) 。另外几乎所有的丌源的图形软件也支持 s v g 的导入与导出。 4 动态消防灭火救援预案的研究与实现 4 、专门的s v g 编辑器 通常专门的s v g 编辑器是用s v g 做为他们的原始文件的格式。他们是特别 按照s v g 的特征来设计的。虽然s v g 静态几何元素与简单动画的生成目前已经 很好了，但大多数编辑器仍然缺乏对专业的脚本和交互性的支持。制作复杂的交 互的s v g 应用仍然需要具有好的编程技术。在这类s v g 编辑器如开源的i n k s e a p e l 9 1 项目；来自于i k i v o 和a d o b c 【o 】的动画编辑器和r a p i d s v g t l l l 一个专门为e 1 e a r n i n g 设计的工具支持简单的g u i 。 5 、s v g 打印驱动 s v g m a k e r 为w i n d o w s 平台提供了一个s v g 打印驱动，为任意的w i n d o w s 应用提供打印s v g 的支持。这个程序的类似于a d o b ed i s t i l l e r 软件并且也为在多 个页面文档中的页面导航中提供了一个控制。 6 、x s l t 转换 由于s v g 是基于x m l 的，则能够使用x s l t 转换器，容易的把任意的x m l 数据转换为s v g 内容。这个方法对于数据驱动的应用和那些需要动态转换的工作 流程的文档是特别有用的【1 2 1 。 7 、脚本和编程语言 再者s v g 是基于文本的，而任何的编程语言提供了文本文件的输出。许多编 程或脚本语言甚至提供了读写s v g 内容的库文件。 8 、从数据库中输出 许多数据库( 空间数掘库) 也提供了以s v g 格式输出地图与图表，如 p o s t g i s p o s t g r e s q l 和o r a c l e 。由于大多数的d b m s 提供了程序化语言的扩展和大 多数流行的程序语言的a p i ，因此扩展d b m s 是相对容易的。 9 、从g i s 或是地图服务器中导出 目i j i 大多数的g i s 软件生产商也支持s v g ，他们把s v g 或者作为一种输出格 式或是作为他们网络地图服务器产品的一部分。支持s v g 的公司如有e s r i 、 i n t e r g r a p h 、m i r e r o i m a g e s 、s m a l l w o r l d 、s a f es o f e w a r e ( f m e ) 和许多以更复杂的 s v g 输出功能来增强已有g i s 的第三方的生产商。第三方产品的例子如 m a p v i e w s v g 1 3 1 对e s r i 的扩展和d b x g e o m a t i c s 的s v g m a p m a k e r l l 4 l 对m a p i n f o 的扩展。 5 第1 章绪论 1 3 1 2s v g 的浏览工具 无论以什么技术生成的s v g 图像都需要s v g 浏览器或是s v g 渲染机制使其 能在显示器上被观看到。尽管如果网络浏览器本身支持s v g 会比较好，也就是说 不需要插件，但是在目前本身支持s v g 的浏览器还处于起步阶段。目前有3 种s v g 的浏览工具可用，他们分别是 l 、独立的s v gv i e w e r 一个非常好的独立的基于j a v a 的s v gv i e w e r 是a p a c h eb a t i kv i e w e r ，是由一 个显示程序、一个矢量图形向位图转换的程序、一个完美的打印程序、一个服务 器端的框架和一个文字转换程序组成的。b a t i ks v gv i e w e r 能作为渲染组件嵌入到 其它的j a v a 应用程序中。b a t i k 也能把s v g 文件转换为p d f 格式以方便打印【”1 。 s v g 移动规范现在也是3 g p p 移动电话标准的一部分。 2 、插件 如：a d o b es v g v i e w e r 或是c o r e ls v g v i e w e r 。在各种各样的察看工具中a d o b e s v gv i e w e r 和c o r e ls v gv i e w e r 是应用最广泛的工具。a d o b es v gv i e w e r 是一个 插件方便在所有主要平台和浏览器( l i n u x ，m a c o s x ，s o l a r i s ，w i n d o w s ) 上察看 s v g 图像。它是丌发最广泛的s v gv i e w e r 已经被翻译成1 5 种语言。该插件能从 a d o b es v g 主页下载川或开发者可以从测试区域下刻1 7 1 。在s v g l 2 规范被完成 之后，a d o b e 将发布一个新版本的插件。c o r es v gv i e w e r 也是一个网络浏览器的 插件，当他们开发应用界面时，允许应用丌发者察看与s v g 图形进行交互。目前 的版本是2 1 。 3 、支持s v g 显示的浏览器。 虽然现有的s v g 作为w 3 c 的推荐已经有一段时日j 了，但本身支持s v g 的网 络浏览器仍处于起步阶段。幸运地，三个主要浏览器当前正尝试本身支持s v g 。 m o z i l l as v g 1 8 1 已经有比较稳定的支持s v g ，但其只支持脚本而不支持s m i l 动画。 m o z i l l as v g 将会出现在下一次m o z i l l a f r i e f o x 主要的升级中。o p e r a 在他们最新 的浏览器中( 版本9 ) 引入了支持s v gt i n y ，o p e r a 支持动画但仍然缺乏对c s s 和脚本的支剖9 1 。u n i xk d e 浏览器k o n q u e r o r 在已经实现了对s v g 的支持，其 包括了对脚本和基本动画的支持幽1 。 6 动态消防灭火救援预案的研究与实现 1 3 1 3s v g 的应用实例 s v g 的可放缩性和文本可定位特性十分适合电子地图的浏览和检索；而对于 网页制作，s v g 在制作交互动画上和制作矢量图形的优势将带给网页以全新的感 受。随着s v g 技术的成熟，越来越多的研究人员在各自的研究工作中采用了s v g ， 自2 0 0 2 年开始的每年一届的s v g 大会促进了s v g 的应用。 s v g 不是专门为地图应用而设计的，但是它是基于x m l 的g e n e r a l p u r p o s e 图形格式符合地图的要求1 2 1 1 。早期网络上的s v g 地图应用是地图，作为m o s c o w 地图的一部分在a d o b e 的网站上显示 2 2 1 。s v g 正在被越来越多的应用到各种类型 的地图应用上如“s o c i a lp a t t e r n so f v i e n n a ”田】，m o n t a n a 自然资源信息系统n a t u r a l r e s o u r c ei n f o r m a t i o ns y s t e m 2 4 1 ，交互的t o p o g r a p h i c 地图i n t e r a c t i v et o p o g r a p h i cm a p t u e r l e r s e e 1 2 5 l 等。目前在国外的网站上能查到很多s v g 应用于网络地图方面 的实例见参考文献 2 6 - 3 0 。许多的应用仍然在开发阶段或是在局域网内使用 2 1 1 。 目前，国外已经开发了许多s v g 的编辑工具、浏览器和应用系统。更为重要 的是，n e t s c a p e 公司和m i c r o s o f t 公司也己经开始进军s v g 领域，这标志着未来的 网络浏览器会内置对s v g 文件的支持功能。相信在不久的将来会有越来越多的团 体投入s v g 的开发研究工作，使s v g 在网络上的应用更加广泛。 国内在s v g 的编辑、生成工具及应用系统方面都还处于起步阶段。但也出现 了s v g 编辑生成工具，如方正画苑可将设计结果输出为s v g 格式，输出丰富的 图形、图像和文字的设计效果。还新增加了一些网页设计功能，包括可以为网页 设置题目、设置是否允许缩放，可以为页面上的对象设置书签和超链接，同时可 以在页面上增加声音、影像、动画和j a v a a p p l e t 等多媒体对象。 1 3 2w e b g i s 的研究现状 w e b g i s 是通过i n t e m e t 在计算机网络上分布式获取、分配和通信的地理信息 系统。由于基于i n t e m e t ，并采用b s 架构实现，一般用户可以直接使用浏览器访 问w e b g i s 服务，因而具有方便、及时、易于接受的特点，而且几乎不受平台和操 作系统的限制。 w e b g i s 的研究是当前g i s 领域的研究热点，研究深入到理论、实现技术、应 用领域等各个方面。吴信才等广泛分析了主流w e b g i s 的开发技术，并提出了基于 7 第1 章绪论 j a v a 的w e b g i s 原形系统，是对w e b g i s 开发的有益尝试【3 1 1 。沈静等利用 w e b s e r v i c e 尝试构建新型的w e b g i s 系统3 2 】。唐卫、间国年运用w e b g i s 技术设 计开发了江苏省环境质量评价信息系统【3 3 1 。周涛和陈春来总结了目前w e b g i s 面 临的问题并指出了未来w e b g i s 的发展趋势 3 4 , 3 5 1 ：基于分布式计算的w e b g i s 、动 态仿真、虚拟现实与w e b g i s 的结合、移动通信技术与g i s 的有机结合、丌放式 地理信息系统、基于网格计算的新一代w e b g i s 。熊晟欣分析了当前主流w e b g l s 系统的软件构架，并讨论它们之间的区别和几个关键技术4 9 】。 1 3 3 基于s v g 的w e b g i s 应用现状 目前国内外对s v g 在w e b g i s 中的应用研究正逐步深入，尤其是s v g 应用于 空间数据表现、统计数据表达、路径跟踪等方面；然而对于应用于空日j 分析等方 面的研究甚少。 同时，国外已有把空间数据转换成s v g 的工具。如s v g m a p m a k e r 嵌入 m a p l n f o 中，可以转出图例和图层；o p e n s v g m a p s e r v e r 可以实现s h a p e 格式数据 的转换。但只能实现一些基本的地图操作，如放缩、漫游、图层控制等，对于查 询或者动画效果等高级操作需要再开发。 在国内，s v g 的研究虽然起步较晚，但经过一段时间的研究和发展，也取得 了一定的成果。国内学者也开始研究s v g 在w e b g i s 的应用，同时，国内许多高 校、科研单位和公司也开发了一些s v g 应用于w e b g i s 的实例。如：武汉大学是 国内s v g 研究及应用的主要单位，多个武汉大学研究团队借助于校内的国家重点 实验室，完成了多个基于s v g 的地理信息应用口7 j 8 1 ，华中科技大学也将s v g 应 用于电力信息模型【捌。s v g 技术也可应用到工程设计等领域 4 0 , 4 1 1 。 随着对s v g 技术研究的逐步深入和推广，s v g 在w e b g i s 中的应用将越来越 广泛，在此，本文对s v g 应用于消防灭火救援预案方面做了一些探讨和研究。 1 4 论文研究内容 当前网络技术日新月异，涉及到的领域和内容也是很广泛的，s v g 作为一个 开放式的网络图形规范，具有支持用户与图形的交互、文档自我描述性、可检索 性、图形对象可在分布式环境下创建而且和其它标准兼容性好的特点。通过分析 现有消防灭火救援预案可以看出：消防灭火救援预案中有大量图形资源需要快速 动态消防灭火救援预案的研究与实现 传输与共享。s v g 为消防灭火救援预案系统可视化图形数据的网络发布与高效传 输提供了一种丌放性的解决方案，使消防灭火救援预案系统中的图形数据成为了 一种可扩展可移植的图形资源。 本文研究的内容： l 、如何对基于s v g 的消防灭火救援预案中的地图数掘图形图像资源进行合 理有效的描述? 2 、如何实现消防灭火救援预案系统在空间信息的可视化方面，如：动态与静 态相结合，文字与图片、动画相结合? 以及对基于s v g 的地图的基本操作功能的 实现? 3 、如何实现s v g 在消防灭火救援预案系统中的空间分析应用? 由于s v g 本 身不存在空间关系，必须通过提取、转换、构建，才能表现出空间关系，对基于 s v g 的空间分析也是本文的一个难点。 1 5 论文的结构 论文总共分为六章 第一章绪论，主要是介绍是本论文选题的背景，消防灭火救援预案、s v g 及 w e b g i s 的国内外研究现状，然后提出本文的研究方向及本文的结构。 第二章s v g 规范及相关技术，本章详细介绍了重要的技术s v g 的规范、优 缺点、适合网络地图的的特性以及与其它的矢量数据格式相比较的优势。 第三章基于s v g 的消防灭火救援预案系统的空间信息可视化技术。本章从空 间信息的可视化入手，结合消防灭火救援预案系统的实际情况，阐述了基于s v g 的消防灭火救援预案系统的空间信息可视化技术。其中重点论述了在消防灭火救 援预案系统中的地物的树状编码，以及地物属性查询的实现技术。 第四章基于s v g 的消防灭火救援预案系统的空间分析技术。在这一章中，首 先论述了基于s v g 的空间分析的内容，然后结合s v gd o m 及一些地图学中的空 间分析的知识，给出了在s v g 文件中的路径动念识别与查找的算法。 第五章基于s v g 的消防灭火救援预案系统的实现。本章首先阐明消防灭火预 案系统的设计指导思想与设计的目标，接下来介绍了本系统可以实现的功能，然 后结合本系统的特色以及在实现设计过程中难点，有重点地、选择性地介绍了已 9 第1 章绪论 实现的消防灭火救援预案系统。 第六章总结与展望。本章主要对所做的工作的进行了总结，以及下一步工作 的进展进行了展望。 附录，在附录部分把本文中所涉及到一些具体的程序代码有选择性的列出。 1 0 动态消防灭火救援预案的研究与实现 第2 章s v g 规范及相关技术 2 1x m l 简介 x m l 是由w 3 c 开发的使文本含有结构化信息的置标语言【4 2 1 。另一种有关 x m l 的定义是d 3 ：“x m l 一种以计算机与人类都能理解的方式来描述与表达任何 可以想象事物的文件格式。它不仅是一个程序语言而且是中介语言，因此将其定 义为置标语言。x m l 文档格式以清晰和适当的方式来存储结构化的信息【5 4 1 。结构 化信息即包含文字与图片信息，也包含一些对这些内容所起作用的标识。结构化 的信息或x m l 的数据格式的例子有矢量图形、商业交易、数学的符号、对象转化 数据、重要的a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a mi n t e r f a c e ，应用程序接口) 等。 下面是一个简单的x m l 文件的例子： j o h n p a u l r e m i n d e r 不要忘记这个周末的晚会 在上面的这个例子中，以x m l 的声明语句开始，清楚的表明这个文件以是 x m l 的语法形式来编辑的。根元素是n o t e 元素，同h t m l 标志一样有丌始和结 束的标识分别是 和 。在紧接的四行分别描述了根元素的4 个子元素 ( t o ，f r o m ，h e a d i n g ，b o d y ) 。这个x m l 文档表示的是j o h n 给p a u l 的一个便条， 便条的内容是“不要忘记这个周末的晚会”。 x m l 文件的语法规则很严格，在这里只提及一部分。 l 、只能有一个最外层的元素即根元素，文件中的其它元素都包含在根元素内 2 、每一个开始标识必须有一个匹配的结束标识。如： 3 、开始标识与结束标识的形式必须一致，也就是说如果开始标识是大写的那 么结束标识也必须是大写的。 4 、属性必须用引号括起来。 第2 章s v g 规范及相天技术 5 、没有内容的元素可以这么写 ，它等同于 这些规则定义了一个形式完好的x m l 文件结构。x m l 的一个重要特性是它 的可扩充性。也就是说根据x m l l 0 的规范去创建我们自己的标识。 就像s v g 是x m l 家庭的技术之一，有许多与x m l 兼容的技术。它们为完 成重要而且日常的任务提供有用的服务。在这提及一些比较重要的技术。 1 、d o m ( d o c u m e n t o b j e c t m o d e l ) ：d o m 就是由x m l 解析器产生的，以树 型结构来表示x m l 文件。它是一个与x m l 应用交互的标准方法。通过e c m a s c r i p t ， d o m 能够建立可交互的图形对象动画，因为d o m 提供访问所有文件元素如表、 图像、图形对象。 2 、d t d ( d o c u m e m t y p ed e f i n i t i o n ) ：d t d 定义了在特定的x m l 文件中哪些 标识是合法的。它定义了数据类型，命名空问，标识的层次关系。一个结构良好 的x m l 文件必须符合语法规则，而要是有效的x m l 文件则其必须符合d t d 或 是x m ls c h e m a 的要求。 3 、c s s ( c a s c a d i n gs t y l es h e e t s ) ：c s s 是由一系列定义了特定元素的系统样 式的命令组成的。它最初是用来与h t m l 的内容分离出的单独定义样式的，现在 也被用来样式化x m l 应用。 4 、x s l t ( e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl a n g u a g et r a n s f o r m a t i o n ) , 它是基于x m l 的 由w 3 c 支持的丌放标准，用来把原始数掘转化成图形图像格式。它定义了把x m l 标识的信息从一种形式转换成另一种形式的转换功能。这样以简单的文本、h t m l 或s v g 格式进行传输，能够增强不同的x m l 文件问的交互功能。 2 2s v g 概述 s v g 是s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s 的缩写。s v g 的定义 4 2 1 ：一种基于x m l 描述 二维图形的图形应用的语言。它是由w 3 c ( w o r l dw i d ew e b ) 组织所开发的开放 标准。s v g 广泛的被大多数大的图形公司和软件公司所支持，这些公司有a d o b e ， a p p l e ，c o r e l ，h p ，i b m , m a c r o m e d m ，m i c r o s o f t ，n e t s c a p e ，s u nm i c r os y s t e m 等a 这些公司加入到w 3 c 中，从而形成了s v g 工作组来推动s v g 的规范发展以及指 导其成为矢量图形的标准。因此s v g 是一个对于设计者与程序者都可用的开放标 准。丌放的标准意味着它不属于哪一个人或公司所有，在使用s v g 时是免费的。 1 2 动态